Transcript Светов А.А., ОАО НИПИгазпереработка.

Интеграция тепловых процессов в
технологиях переработки попутного
нефтяного газа
Докладчик: А. Светов
г. Геленджик, Сентябрь 2011 г.
СОДЕРЖАНИЕ
 ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ. ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ
 ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПНГ
 ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ НА
ПРИМЕРЕ МАУ НИЖНЕВАРТОВСКОГО ГПК
2
ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ
В газопереработке и нефтехимии основными потребителями энергии
являются технологические процессы получения товарной продукции.
При этом, используются следующие энергоресурсы:
- электроэнергия для приводов напорного оборудования;
- тепловая энергия, необходимая для процессов разделения (нагрев
кубовых продуктов колонн);
- топливный газ, предназначенный для нагрева технологических потоков
в трубчатых печах;
- холодные утилиты (воздушное, водяное охлаждение; холодильные
циклы), необходимые для охлаждения технологических потоков.
Электроэнергия
Топливный газ
Тепловая энергия
Технологический
процесс
Холодные утилиты
(отвод тепл. энергии)
3
ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ
Большинство производственных объектов переработки ПНГ
характеризуются высокой (в сравнении с западными показателями)
энергоемкостью выпускаемой продукции (по разным данным в 1,5…3
раза) . Одними из причин являются:
• отсутствием систем мониторинга за использованием
энергоресурсов;
• использованием преимущественно морально устаревшего и, как
следствие, низкоэффективного оборудования;
• устаревшие технологические решения и подходы к проектированию
производственных процессов.
Следствиями высоких энергозатрат являются: вредное воздействие на
экологию и высокая себестоимость выпускаемой продукции.
4
СОДЕРЖАНИЕ
 ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ. ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ
 ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПНГ
 ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ НА
ПРИМЕРЕ МАУ НИЖНЕВАРТОВСКОГО ГПК
5
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
Основными направлениями снижения потребления энергоресурсов
является оптимизация технологических процессов за счет:
• применения эффективного основного
технологического оборудования
и систем контроля
• использования современных
технологических решений
• интеграции тепловых процессов
6
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
мин. расход тепла
ПИНЧ точка
ТЕМПЕРАТУРА
Интеграция тепловых процессов:
- пинч-анализ технологических схем и
определение минимального объема
энергоресурсов, необходимого для
протекания технологического процесса
мин. расход холода
возможность
рекуперации
тепла
ЭНТАЛЬПИЯ
- оптимизация теплообменной сети с
целью обеспечения минимального
энергопотребления, определенного
в рамках пинч-анализа
- рациональное размещение источников
энергоснабжения и оптимизация стоимости
теплообменной сети.
7
СОДЕРЖАНИЕ
 ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ. ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ
 ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПНГ
 ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ НА
ПРИМЕРЕ МАУ НИЖНЕВАРТОВСКОГО ГПК
8
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
Оптимизация теплообменной сети МАУ
МАУ-3, МАУ-4 –установки, предназначенные для переработки ПНГ в СОГ и ШФЛУ, методом
низкотемпературной абсорбции.
Принципиальная технологическая схема МАУ
Сбросной газ в топливную сеть
ВХ
Пропан-х/а
ПрХ
СОГ
Е
ПрХ
ШФЛУ
К-502
ВХ
АОК
ПНГ
Е
ПрХ
К-503
Десорбер
Н
К-501
абсорбер
П
Регенерированный
этиленгликоль
И
Р
Насыщенный
ЭГ
ВХ
Е
Н
Н
Горячие источники энергии (утилиты) – прямой нагрев абсорбента в трубчатой печи (П)
Холодные утилиты – пропановый холод (ПрХ) и воздушное охлаждение (ВХ)
9
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
Оптимизация теплообменной сети МАУ
•
Моделирование технологической схемы МАУ
При моделировании технологической схемы МАУ были определены:
- температурный режим работы установки;
- количество тепловой энергии, которое необходимо подвести и отвести от технологических потоков.
10
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
Оптимизация теплообменной сети МАУ
•
После моделирования технологической схемы МАУ были определены….
- «горячие» и «холодные» потоки технологического процесса.
Горячие – потоки, которые необходимо охладить в технологическом
процессе, холодные потоки требуют нагрева.
- теплоемкости потоков СР
•
СР =
- «холодные» технологические потоки
- «горячие» технологические потоки
- изменение энтальпии потока - количество тепла которое
необходимо подвести/ отвести от потока, МВт
Тs-Тt - разница между начальной и конечной температурами потоков, °С
ΔН
…и построены составные кривые горячих и холодных технологических потоков
Пример построения составной кривой горячих технологических потоков:
а - суммирование теплоты, имеющейся в каждом из температурных интервалов;
б - формирование составной кривой
11
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
Оптимизация теплообменной сети МАУ
•
Пинч-анализ технологической схемы
Qрек
Qгор
Pinch
Qхол
Сравнение фактических показателей потребления энергии с полученными при пинч-анализе =
потенциал энергосбережения за счет рекуперации тепловой энергии
Наименование
показателя
Существующая схема
Пинч-анализ
ΔТmin =10°C
Пинч-анализ
ΔТmin =5°C
Δ, %
Холодные утилиты, кВт
19 260
16 540
15 440
14…20
Горячие утилиты, кВт
12 650
9 920
8 820
21…30
12
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
Оптимизация теплообменной сети МАУ
•
Построение сеточной диаграммы существующей теплообменной сети при ΔТmin= 10°C
88,4°С
Нагрузка на холодные утилиты Qc = 19 260 кВт
Нагрузка на горячие утилиты Qh = 12 650 кВт
1
6
9
13
219 °С
33,9°С
С
-27°С
-15,8°С
С
-26°С
-1,5°С
С
-8,5°С
С
14
15
93°С
С
40,4°С
С
3,3°С
4 -20,5°С
-15,8°С
5 -18,8°С
19,7°С
78,4 °С
125 °С
221,6 °С
99,4 °С
Н
168,6 °С
16
PINCH
8 -27°С
Передача тепла
через пинч !
12
78,4°С
7 -26°С
14,3°С
10
35,2°С
3 1,5°С
21,2°С
99,4 °С
40,4°С
2 -27°С
34,5°С
Q= 3,0 МВт
-27°С
66,4 °С
11 53,9 °С
13
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
Оптимизация теплообменной сети МАУ
•
Построение сеточной диаграммы оптимизированной теплообменной сети при ΔТmin= 10°C
Исключена передача тепла через пинч
33,9°С
88,4°С
1
Нагрузка на холодные утилиты Qc = 16 540 кВт
Нагрузка на горячие утилиты Qh = 9 920 кВт
13
6
9
219 °С
-15,8°С
-1,5°С
15
93°С
40,4°С
3,3°С
34,5°С
21,2°С
Q
С
-26°С
С
-27°С
-8,5°С
С
С
40,4°С
35,2°С
2 -27°С
3 1,5°С
4 -20,5°С
-15,8°С
5 -18,8°С
19,7°С
7 -26°С
14,3°С
8 -27°С
78,4 °С
99,4 °С
221,6 °С
-27°С
С
14
125 °С
С
10
99,4 °С
Н
Н
168,6 °С
16
12
78,4°С
PINCH
66,4 °С
11 53,9 °С
14
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
•
Оптимизация теплообменной сети МАУ
Q
Сущность оптимизации
ВХ-502
К-502
ВХ-502
К-502
Е-503
Абсорбционноотпарная колонна
Е-503
АОК
ШФЛУ
ШФЛУ
ВХ-503
ВХ-503
new
И-503
К-503
К-503
Десорбер
Десорбер
И-503
Q
new
П-501
И-502
П-501
И-502
Е-505
Е-505
И-503
Т-506
Н-506
Существующая схема колонн К-502 и К-503
Т-506
Н-506
Модернизированная схема колонн К-502 и К-503
15
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
•
•
Экспертная оценка и эффект от оптимизации на основе пинч-анализа
Снижение
САРЕХ,
Объем реконструкции
энергозатрат, %
млн. руб.
Переобвязка,
дооборудование новыми
20
25
теплообменниками
Снижение ОРЕХ
млн. руб/год
18
Следующий этап - проработка возможности и целесообразности внедрения цикла теплового насоса
95°
С
1
С
6
С
9
С
С
13
14
С
15
С
2
3
4
К
5
7
Q
8
10
Н
Н
12
16
11
85°С
Сеточная диаграмма теплообменной сети МАУ с тепловым насосом.
16
РЕЗЮМЕ
Институт «НИПИгазпереработка», являясь центром
компетенции СИБУРа в области тепло- массообменных
процессов, обладает:
- современными программным обеспечением,
предназначенным для выполнения расчетов (тепловых,
гидравлических, механических) основного
технологического оборудования;
- более чем 30-ти летним опытом разработки и
внедрения технологических процессов.
Это позволяет осуществлять выбор оборудования с
высокой точностью и, таким образом, обеспечивать
требуемые параметры работы теплообменных систем с
минимальным потреблением энергоресурсов.
ОАО «НИПИгазпереработка» открыт для взаимовыгодного
сотрудничества и готов предложить свой опыт и ресурсы для
решения задач повышения энергоэффективности, как
действующих так и проектируемых технологических объектов.
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2011
18